Neue astronomische Messungen im Infrarotbereich haben zur Identifizierung einer bisher unbekannten Klasse von Asteroiden geführt. Einem internationalen Forscherteam unter Beteiligung von Geowissenschaftlern der Universität Heidelberg ist es gelungen, diese kleinen Planeten mittels Infrarotspektroskopie zu charakterisieren.
Sie befinden sich im Asteroidengürtel zwischen Mars und Jupiter und sind – ähnlich wie der Zwergplanet Ceres – wasserreich. Komplexe dynamische Prozesse haben Computermodellen zufolge diese Asteroiden kurz nach ihrer Entstehung aus den äußeren Regionen unseres Sonnensystems in den heutigen Asteroidengürtel verschoben.
Der Zwergplanet Ceres ist mit einem Äquatordurchmesser von etwa 900 Kilometern das größte Objekt im Asteroidengürtel zwischen Mars und Jupiter. Auch viele andere kleine Planeten kreisen in dieser Region.
„Das sind die Überreste der Baumaterialien, aus denen vor viereinhalb Milliarden Jahren die Planeten unseres Sonnensystems entstanden sind. In diesen kleinen Körpern und ihren Bruchstücken, den Meteoriten, finden wir zahlreiche Relikte, die direkt auf den Entstehungsprozess von Planeten hinweisen.“ Bildung“, erklärt Prof. Dr. Mario Trieloff vom Institut für Geowissenschaften der Universität Heidelberg. Die aktuelle Studie zeigt, dass die kleinen Himmelskörper aus allen Regionen des frühen Sonnensystems stammen.
Über kleine Körper aus dem äußeren Sonnensystem könnte Wasser in Form von Asteroiden auf die noch wachsende Erde gelangt sein, denn die Bausteine der Planeten im inneren Sonnensystem seien eher trocken, so der Leiter Prof. Trieloff Aufbau der Forschungsgruppe Geo- und Kosmochemie.
Die neuen Infrarotspektren wurden von Dr. Driss Takir am NASA Infrared Telescope Facility am Mauna Kea Observatory in Hawaii (USA) gemessen. „Die astronomischen Messungen ermöglichen die Identifizierung von Ceres-ähnlichen Asteroiden mit einem Durchmesser von nur 100 Kilometern, die sich derzeit in einer begrenzten Region zwischen Mars und Jupiter in der Nähe der Umlaufbahn von Ceres befinden“, erklärt Dr. Takir, Astrophysiker am NASA Johnson Space Center und Erstautor der Studie.
Gleichzeitig lassen die Infrarotspektren Rückschlüsse auf die chemische und mineralogische Zusammensetzung der Körper zu. Genau wie Ceres befinden sich auf der Oberfläche der entdeckten Asteroiden Mineralien, die durch eine Wechselwirkung mit flüssigem Wasser entstanden sind.
Die kleinen astronomischen Körper sind ziemlich porös. Die hohe Porosität ist ein weiteres gemeinsames Merkmal des Zwergplaneten Ceres und ein Hinweis darauf, dass das Gesteinsmaterial noch recht ursprünglich ist.
„Kurz nach der Entstehung der Asteroiden waren die Temperaturen nicht hoch genug, um sie in eine kompakte Gesteinsstruktur umzuwandeln; sie behielten den porösen und primitiven Charakter, der für die sonnenfernen äußeren Eisplaneten typisch ist“, erklärt Dr. Wladimir Neumann, a Mitglied im Team von Prof. Trieloff. Er war verantwortlich für die Computermodellierung der thermischen Entwicklung der kleinen Körper.
Die Eigenschaften dieser Ceres-ähnlichen Objekte und ihr Vorhandensein in einer relativ schmalen Zone des äußeren Asteroidengürtels legen nahe, dass diese Körper zuerst in einer kalten Region am Rand unseres Sonnensystems entstanden sind. Gravitationsstörungen in den Umlaufbahnen großer Planeten wie Jupiter und Saturn – oder „Riesenplaneten-Instabilität“ – veränderten die Flugbahn dieser Asteroiden so, dass die Objekte in den heutigen Asteroidengürtel „eingepflanzt“ wurden. Dies wurde durch numerische Berechnungen nachgewiesen, die von den Forschern zu Flugbahnentwicklungen im frühen Sonnensystem durchgeführt wurden.
Die Ergebnisse wurden in veröffentlicht Naturastronomie.
Mehr Informationen:
Driss Takir, Späte Akkretion von Ceres-ähnlichen Asteroiden und ihre Implantation in den äußeren Hauptgürtel, Naturastronomie (2023). DOI: 10.1038/s41550-023-01898-x. www.nature.com/articles/s41550-023-01898-x